PRO 454

progettare 454 • maggio 2023 57 SPECIALE INDUSTRIA OIL&GAS mentre nelle soluzioni tradizionali i ca- nali ostruiti restano tali quando si apre la valvola utilizzando altri canali, nella EroSolve Metamorphic Trim il flusso passa sempre per gli stessi canali, di cui è possibile decidere la dimensione, e rimanendo sempre attivi si pulisco- no in autonomia. La simulazione con Comsol è stata qui cruciale per studia- re le perdite in sistemi complessi con meati di alcuni micron, onde ottenere rangeability estreme, così come l’analisi delle deformazioni dovute ai transitori termici e alla pressione, con elementi dall’elevato fattore di forma. “La tec- nologia è completamente nuova e ha enormi potenzialità per essere estesa anche ad altri materiali impiegati nell’Oil & Gas, come quelli ceramici - aggiun- ge Mastrovito -. Anche in questo caso, utilizzeremo in Comsol equazioni speci- fiche per simulare gli accoppiamenti tra materiali metallici e ceramici, oltre allo sforzo, ricorrendo a modelli integrali di resistenza dei materiali che ci forniscono il rischio di rottura su base statistica”. Criticità nelle rinnovabili Per IMI CCI è anche molto importante accompagnare la simulazione a test fisici, per dare validazione sperimentale delle metodologie di simulazione impiegate. Questo è tanto più essenziale, spiega Mastrovito, quando si introduce innova- zione in un settore molto conservativo come l’Oil & Gas, per dare agli utilizzatori la certezza che le soluzioni sviluppate rispondano alle richieste applicative an- che alle effettive condizioni al contorno, che anche i più esperti di simulazione potrebbero non aver avuto la sensibilità di considerare. Un altro recente progetto che ha richiesto l’utilizzo della simulazio- ne riguarda l’aggiornamento dei bypass turbina per impianti a ciclo combinato, al fine di armonizzarne il funzionamento con le nuove esigenze del mercato energetico europeo che evolve sotto la spinta della crescente quota di energie rinnovabili. Le rinnovabili, in particolare fotovoltaico ed eolico, immettono in rete l’energia pro- dotta secondo la disponibilità contingen- te, indipendentemente dalla domanda. In mancanza di sistemi di accumulo su questa scala dell’energia elettrica, la diffe- renza istantanea tra domanda energetica ed energia prodotta dalle rinnovabili è al momento fornita in larga parte da im- pianti a ciclo combinato, che erano stati concepiti per fornire energia in maniera continuativa. Dal punto di vista operativo, anche grazie ai sistemi di attemperamen- to del vapore, questi impianti riescono a stabilizzare l’offerta di energia attuando repentine variazioni di carico. Queste condizioni inducono cicli di fatica termica frequenti e severi, impensabili anche solo una decina di anni fa. A ciò si aggiungo- no le temperature di lavoro più alte, per ottenere efficienze sempre più spinte, e l’uso di materiali adatti alle temperature superiori ma più soggetti ad infragili- mento durante questi cicli termici. In tali condizioni, la vita attesa delle tubazioni a valle delle sezioni di attemperamento può ridursi di 20 volte, rispetto alle modalità operative precedenti la rivoluzione green. “La simulazione qui è stata impiegata per migliorare la resistenza dei nostri bypass turbina all’elevato numero di cicli termici - spiega quindi Mastrovito -: oltre a una previsione chiara delle prestazioni di atomizzazione e delle traiettorie delle goccioline d’acqua all’interno di questi componenti, diventa importante simulare tutti i fenomeni di scambio termico duran- te i transitori. Grazie all’analisi di nuovi layout delle tubazioni e alla simulazione dei carichi meccanici e termici, per la corretta valutazione degli stress indotti dai transitori termici e dalle dilatazioni termiche differenziali, sono stati ottenuti miglioramenti notevoli”. Il risultato è quin- di stato un prodotto non solo nettamente superiore sotto il profilo tecnologico, ma che ha anche portato una leggera riduzio- ne dei costi complessivi del componente. @marcocyn Il cuore dell’innovativo EroSolve Metamorphic trim prima di essere montato nella valvola. La complessità dei canali di passaggio del fluido al CFD. Dettaglio del piatto di stampa di un trim in Inconel 718, con l’analisi CFD delle perdite attraverso i giochi tra otturatore e gabbia.